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Gemini表面活性剂是一种新型的表面活性剂,本论文的主要目的是合成出具有不同长度联接基的新型Gemini十二烷基苯磺酸钠(DSDBS-s,s为联接基的碳原子数)表面活性剂,研究其结构与性能的关系,为三次采油用表面活性剂的分子设计提供理论依据,为工业化生产此种结构的Gemini表面活性剂提供参考。
分别用联接基团加入法和疏水链加入法合成了Gemini十二烷基苯磺酸钠 DSDBS-6和DSDBS-2,确定了合成中间体烷基苯双酮的反应温度条件,找到了终产品的分离提纯方法,用红外光谱、气相色谱.质谱、电喷雾质谱和核磁共振谱对中间体和最终产品进行了结构表征,鉴定了结构正确。
通过表(界)面张力测定,表明DSDBS-2和DSDBS-6水溶液具有极低的临界胶束浓度(CMC)和较强的降低表面张力的能力,与不同原油间存在较低的界面张力。在合适的电解质浓度下,很低浓度的DSDBS-2和DSDBS-6水溶液均能将油水界面张力降至超低值。
研究DSDBS-2与其它表面活性剂的协同效应时发现,其与非离子表面活性剂的混合体系的临界胶束浓度大幅度降低;其与阳离子表面活性剂的混合体系,无论在溶液表面还是在混合胶束中,表面活性剂分子间都有极强的相互作用。
用透射电镜和冷冻蚀刻透射电镜研究了DSDBS-2在水溶液的有序组合体形态,发现当浓度为10倍CMC时,溶液中已经有大量的网状胶束和少量囊泡出现;当为20倍CMC时有大量囊泡出现;当浓度为200倍CMC,并将之加热到60℃后,溶液中出现了少量的大粒径层状囊泡和大量的球状胶束。
研究了阴离子Gemini表面活性剂DSDBS-2在高岭土上的吸附行为,实验结果表明,DSDBS-2在高岭土上的吸附量,随着浓度的增大而增大。在低浓度范围内DSDBS-2的吸附等温线基本呈“S”型,属于Langmuir型吸附等温线;在高浓度范围内,存在第二吸附平台,吸附层聚集形态复杂。研究了DSDBS-2在人造岩心上的动态吸附特性,发现其在天然露头砂压制岩心上的采出液浓度随注入液体积增加出现两个吸附平台,而在石英砂岩心上的采出液浓度曲线只出现一个吸附平台。DSDBS-2在人造岩心中的动态滞留量较小,适宜用作强化采油的驱油剂。
用两种简单的方法合成了Gemini十二烷基苯磺酸钠粗品,探索了合适的实验条件,并分析了Gemini十二烷基苯磺酸钠的工业化生产前景。